PoW vs PoS：加密货币共识机制大揭秘

工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）：加密货币网络的安全基石

工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）是加密货币中最常见的共识机制，被主要加密货币采用以确保其网络的安全性。PoW 被比特币用于验证交易和保护网络，它通过防止双重支付等方式发挥作用。比特币网络中的参与者被称为矿工，他们使用计算能力竞争确认新区块的权利，并更新区块链。成功的矿工将获得网络奖励的 BTC。截至2021年12月，成功挖出一个比特币区块的矿工可以获得6.25个BTC加上交易费用作为奖励。

PoW 和 PoS 之间的主要区别在于它们如何决定谁来验证一组交易。PoS 是 PoW 最流行的替代方案，旨在改善 PoW 的一些局限性，如可扩展性问题和能源消耗。在 PoS 中，参与者被称为验证者，他们不需要使用强大的硬件来竞争验证区块的机会。相反，他们需要质押（锁定）区块链的原生加密货币。网络会根据质押的加密货币数量选择赢家，赢家将获得他们验证的区块中交易费用的一部分作为奖励。质押的币越多，被选为验证者的机会就越大。

工作量证明（PoW）及其工作原理

PoW 是比特币网络和其他许多加密货币采用的共识算法，用于防止双重支付。它由中本聪在2008年发布的比特币白皮书中引入。PoW 决定了比特币区块链如何实现分布式共识。它用于以无需信任的方式验证点对点交易，无需第三方中介。在像比特币这样的 PoW 网络中，交易由矿工验证。矿工是使用大量资源确保网络安全和正确运行的参与者。他们创建和验证交易区块。为了竞争验证下一个区块的权利，他们需要使用高度专业化的挖矿硬件来解决复杂的数学难题。第一个找到有效解的矿工将获得添加区块到区块链的权利，并获得区块奖励。区块奖励由新生成的加密货币加上交易费用组成。不同网络的区块奖励中的加密货币数量各不相同。例如，在比特币区块链上，成功的矿工可以从每个区块奖励中获得6.25个BTC加上费用（截至2021年12月）。然而，由于一种称为减半的机制，每210,000个区块（约每四年）新生成的BTC数量会减少50%。

权益证明（PoS）及其工作原理

PoS 是一种共识算法，2011年作为 PoW 的替代方案引入，旨在克服 PoW 网络的可扩展性限制。PoS 是由像币安币（BNB）、索拉纳（SOL）和卡尔达诺（ADA）等加密货币采用的第二大流行算法。虽然 PoW 和 PoS 都有达到区块链共识的共同目标，但 PoS 在决定谁验证一组交易的方式上有所不同。PoS 区块链上没有矿工。PoS 验证者依靠他们的加密货币持有量，而不是依赖强大的计算机来竞争区块验证权。为了有资格验证区块，参与者需要在区块链上的特定智能合约中锁定一定数量的币。这个过程称为质押。PoS 协议随后会指定一个参与者来验证下一个区块。根据网络的不同，这种选择可以随机进行，也可以根据他们的持有量（质押）进行。被选中的验证者可以从他们验证的区块中获得交易费用作为奖励。通常，他们锁定的币越多，被选中的机会就越大。

工作量证明与权益证明的区别

尽管 PoW 和 PoS 都是确保区块链网络安全的共识机制，但它们之间存在一些差异。主要区别当然是 PoW 和 PoS 如何决定哪个参与者验证新交易。为了更清楚地理解，让我们看一下下表：

权益证明是否优于工作量证明？

PoS 的支持者认为，PoS 在可扩展性和交易速度方面比 PoW 有一些优势。也有人说，与 PoW 相比，PoS 币对环境的危害较小。相反，许多 PoW 的支持者认为，作为一种较新的技术，PoS 尚未证明其在网络安全方面的潜力。PoW 网络需要大量资源（挖矿硬件、电力等），这使得它们更昂贵去攻击。这对于作为最大 PoW 区块链的比特币尤其如此。正如提到的，以太坊（ETH）预计将在以太坊2.0升级中从 PoW 切换到 PoS。以太坊2.0是对以太坊网络的长期期待的升级，旨在提高其性能并解决其可扩展性问题。在以太坊实施 PoS 后，任何拥有至少32个ETH的人都将能够参与质押，成为验证者并获得奖励。PoS 是否优于 PoW？是什么让市值第二大的加密货币采用新的共识机制？

集中化风险

在 PoW 区块链上，挖矿涉及使用计算能力对区块数据进行哈希，直到找到有效解。对于今天的主要加密货币来说，解决方案越来越难找到，猜测大量哈希的过程在硬件和电力方面可能非常昂贵。因此，一些矿工更喜欢将他们的挖矿资源集中在挖矿池中，以获得更大的机会获得区块奖励。一些大型挖矿池投资数百万美元并控制数千台 ASIC 挖矿硬件，以尽可能生成更多的哈希能力。截至2021年12月，前四大挖矿池共同控制了大约50%的比特币总哈希能力。挖矿池的主导地位使得个人加密爱好者更难独自挖出一个区块。那么，挖矿的去中心化程度如何呢？一方面，仍然没有单一实体可以控制网络上的确认。如果发生这种情况，51%攻击将成为可能，网络将失去其价值。有些人可能会争辩说，虽然挖矿仍然是去中心化的，但它不再是高度去中心化的。某些地区、挖矿设备生产商和能源生产商仍然主导挖矿，并降低了 PoW 区块链的整体去中心化程度。PoS 共识机制采取了不同的方法，用质押取代挖矿能力。这种机制降低了个人确认交易的进入门槛，减少了对位置、设备和其他因素的依赖。你的质押量仅由你拥有的代币数量决定。然而，大多数 PoS 网络要求你运行一个验证节点来开始确认交易。这可能运行起来成本高昂，但不如几台挖矿设备那么高。用户然后在某些验证者后面质押他们的代币，给我们带来了类似于挖矿池的模型。因此，虽然 PoS 对普通用户来说更容易参与，但它仍然容易受到与挖矿池相同的集中化问题的影响。

安全风险

除了集中化风险外，事实是前四大挖矿池拥有比特币网络的大部分哈希能力，这可能会增加51%攻击的风险。51%攻击是指一个恶意行为者或组织设法控制超过50%的总网络哈希能力，对区块链系统的安全性进行潜在攻击。攻击者可以覆盖区块链共识算法并进行恶意行为以自利，如双重支付、拒绝或更改交易记录，或阻止其他人挖矿。然而，由于其网络的规模，这在比特币上不太可能发生。相反，如果有人要攻击一个 PoS 区块链，他们将不得不拥有网络上超过50%的币。这将导致市场需求和币价上涨，这可能需要数十亿美元的成本。即使他们确实实施了51%攻击，他们质押的币的价值也会随着网络被破坏而急剧下降。因此，在使用 PoS 共识的加密货币上发生51%攻击的可能性不大，特别是如果它是大市值的加密货币。

权益证明的缺点

许多人认为 PoS 是 PoW 的更好替代方案，但值得注意的是，PoS 算法也有其不足之处。由于奖励分配机制，质押更多资产的验证者可以增加他们验证下一个区块的机会。验证者积累的币越多，他们可以质押和赚取的币就越多，有些人批评这是在“让富人更富”。这些“更富有”的验证者还可以影响网络上的投票，因为 PoS 区块链通常授予验证者治理权。另一个担忧是采用 PoS 的小市值加密货币的安全风险。如前所述，51%攻击不太可能发生在像 ETH 或 BNB 这样更受欢迎的加密货币上。然而，价值较低的较小数字资产更容易受到攻击。攻击者可能能够获得足够的币来对抗其他验证者。他们可以通过频繁被选为验证者来利用 PoS 系统。他们赚取的奖励然后可以用于进一步的质押，并增加他们在下一轮中被选中的机会。

结语

工作量证明和权益证明在加密货币生态系统中都有其地位，很难确定哪种共识协议更有效。PoW 可能因挖矿过程中产生的高碳排放而受到批评，但它已被证明是保护区块链网络的安全算法。然而，随着以太坊从 PoW 转向 PoS，权益证明系统在未来可能会被新项目更多地青睐。